Modelagem e dinâmica de uma coluna de absorção de CO2 para purificação de biogás

Sob a perspectiva da busca por fontes energeticas sustentaveis, as tecnologias de purificacao de biogas tem se destacado, uma vez que permitem a producao de uma corrente gasosa com teor de metano maior que 95%.O processo water scrubbing, e a tecnologia mais largamente empregada, no qual o CO2 presente no biogas e absorvido em uma coluna pressurizada por uma corrente de agua sob alta vazao. Este trabalho consiste no estudo da modelagem e dinâmica destas colunas, que e fundamental para o aprimoramento das estrategias de controle destes sistemas. Este estudo foi precedido por uma revisao bibliografica do processo e pela proposta de uma superestrutura deste. O modelo e baseado em uma abordagem de estados de equilibrio, considerando as condicoes operacionais tipicas e as premissas aplicaveis. Por meio dele, foi possivel realizar um estudo do estado estacionario destas colunas, comparar com plantas ja existentes, alem de investigar possiveis relacoes entre suas variaveis de projeto. A dinâmica destas colunas foi estudada por um modelo linearizado de espacos de estado, considerando perturbacoes na composicao de biogas, nas vazoes de agua e de gas, na temperatura e na pressao de operacao. Os resultados obtidos por este modelo foram comparados com um modelo nao-linearizado, baseado em uma integracao pelo metodo de Runge-Kutta com passo variavel. Os desvios entre o modelo linearizado e nao linearizado foram menores que 2% para o estagio de saida de biometano, o que valida as funcoes de transferencias obtidas no modelo de espacos de estado. O modelo dinâmico, portanto, permitiu a analise do perfil da coluna, das funcoes de transferencias e os impactos de diferentes disturbios sobre a composicao do biometano.